摘要：基于微型孔板流量計(jì)原理設(shè)計(jì)的浮游菌采樣器流量測(cè)量裝置，具有壓損低，流量測(cè)量穩(wěn)定性好，精度高。帶溫度、大氣壓補(bǔ)償功能，通過調(diào)整流量校正系數(shù)修正至標(biāo)準(zhǔn)流量，校準(zhǔn)方便。
0、引言：
    浮游菌采樣器是用來測(cè)量空氣中浮游微生物的儀器。儀器通過吸氣裝置將空氣通過多孔采樣頭或狹縫吸入，撞擊到培養(yǎng)皿上，空氣中的微生物即被“捕獲”到瓊脂培養(yǎng)基上。再將培養(yǎng)基在微生物培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)，通過計(jì)數(shù)即可得出空氣中微生物含量。儀器可廣泛應(yīng)用于制藥工業(yè)、食品工業(yè)、飲料自來水、藥檢所、衛(wèi)生防疫、醫(yī)院、公共場(chǎng)所等有關(guān)行業(yè)和部門。
    浮游菌采樣器作為一種成熟的儀器已經(jīng)在企業(yè)、實(shí)驗(yàn)室廣泛使用。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)深化轉(zhuǎn)型，在暖通空調(diào)、凈化技術(shù)等行業(yè)與國(guó)外的差距逐漸縮小，特別在潔凈、微生物監(jiān)測(cè)、測(cè)量方面，以蘇州、吳江地區(qū)的潔凈產(chǎn)品相關(guān)企業(yè)發(fā)展迅速。然而這些企業(yè)雖然能生產(chǎn)浮游菌采樣器，但是他們用來檢測(cè)流量的標(biāo)準(zhǔn)裝置要么是購(gòu)買從國(guó)外進(jìn)口的設(shè)備，價(jià)格高，且由于標(biāo)準(zhǔn)裝置采用葉輪風(fēng)速儀的原理會(huì)因?yàn)槭褂铆h(huán)境差導(dǎo)致流量值逐漸偏低，而返回國(guó)外調(diào)整，周期長(zhǎng)，費(fèi)用高。要么自己制造的簡(jiǎn)陋的設(shè)備，精度低穩(wěn)定性差，生產(chǎn)的產(chǎn)品經(jīng)常被檢出不合格而退貨。為更好的推動(dòng)企業(yè)技術(shù)革新進(jìn)程中的質(zhì)量控制問題，降低企業(yè)檢測(cè)成本，研發(fā)低成本的浮游菌采樣器的流量測(cè)量裝置具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

1、浮游菌采樣器流量測(cè)量裝置的原理：
    浮游菌采樣器流量測(cè)量裝置(以下簡(jiǎn)稱測(cè)量裝置)是基于微型孔板流量計(jì)原理設(shè)計(jì)的?？装宀顗菏搅髁坑?jì)一類歷史悠久、用量***大的流量計(jì)，以節(jié)流裝置作為檢測(cè)件的差壓式流量計(jì)則是其中***廣泛應(yīng)用的一類流量計(jì)。我們稱之為節(jié)流差壓式流量計(jì)，他的應(yīng)用范圍之廣至今尚無(wú)任何一類流量計(jì)可與之相比。所有的單相流體，包括液、氣、蒸汽等皆可測(cè)量。部分混合相流體，如氣固、氣液、液固等亦可應(yīng)用，一般工業(yè)生產(chǎn)中管徑、工作狀態(tài)(溫度、壓力)皆可測(cè)量，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置(如孔板、噴嘴)是全世界通用的，并得到國(guó)際計(jì)量組織認(rèn)可(ISO05167)。其流量計(jì)算公式如下：

  式中:9，為采樣流量，m3/h; C為流出系數(shù);夕為直徑比:刀=d/D a。為膨脹系數(shù);d為孔板節(jié)流孔直徑，m; D為孔板管道直徑，m;如為孔板上游取壓口與下游取壓口壓差，Pa; P為在測(cè)量流量時(shí)的溫度和壓力下的流體密度，kg/m3。
  考慮到理論計(jì)算與實(shí)際測(cè)量存在的差異，按照浮游菌采樣器的采樣條件，為保證流量測(cè)量精度，按照流量(20一100) IJmin,   (100一500) I}min}  (500一1000) L/min 3段，分別預(yù)設(shè)校正系數(shù)為K,、吸、長(zhǎng)    式中:K為流量校正系數(shù)，按照(20一loo)L/min,  (100一500) L/min,   (500一1000)L/min分別為K, ,暇、長(zhǎng)，數(shù)值無(wú)需計(jì)算，可以通過在流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上比對(duì)得出。

2、測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)：
    測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)，主要依據(jù)GB/T 2624.2-2006/ISO 5167-2:2003((用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測(cè)量滿管流體流量第2部分:孔板》，取壓口按照D,D/2設(shè)計(jì)，測(cè)量裝置的長(zhǎng)度符合標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求。該裝置主要由空氣均流網(wǎng)、流量測(cè)量段、孔板、流量顯示單元組成。裝置結(jié)構(gòu)圖如to    由于在流量測(cè)量時(shí)壓力較小，經(jīng)計(jì)算，在1000L/min時(shí)差壓不超過100Pa，在20L/min差壓約在0.2Pa，經(jīng)過選項(xiàng)驗(yàn)證，Sensirion公司的SDP 1000-LOS差壓傳感器滿足使用要求。(見圖2)。

圖1測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)圖

圖2差壓傳感器

    量程:(-5一125 ) Pa;輸出電壓:( 0.2s-4.0 )VDC;分辨率：0.05Pa;精度:0.2% FS。經(jīng)過完全標(biāo)定，線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償，無(wú)零漂，無(wú)偏移和滯后現(xiàn)象。對(duì)沖擊不敏感，低功耗，良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，對(duì)微小差壓也可測(cè)量。差壓傳感器量程為(-:5一125)Pa可以滿足在(20一1000)L/min范圍內(nèi)流量測(cè)量需求。
    溫濕度及大氣壓測(cè)量要求不高，一般國(guó)產(chǎn)的傳感器均能滿足測(cè)量要求。
3、測(cè)量裝置的調(diào)試、標(biāo)定“
    利用本單位現(xiàn)有的氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，流量范圍(8.3一33000) L/min,準(zhǔn)確度等級(jí)0.25級(jí)，對(duì)測(cè)量裝置進(jìn)行標(biāo)定。預(yù)設(shè)K , KZ. K3校正系數(shù)分別為1.000。其測(cè)量結(jié)果如下:

  以上結(jié)果可以滿足浮游菌采樣器的采樣流量校準(zhǔn)。

4、與國(guó)外同類項(xiàng)產(chǎn)品比較：
    當(dāng)前市場(chǎng)上用于浮游菌采樣器流量校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)器主要是由MBV公司生產(chǎn)的DA-100NT流量校驗(yàn)儀(圖3)，該儀器內(nèi)部有一個(gè)葉輪風(fēng)速儀，通過測(cè)量氣流速度根據(jù)其內(nèi)部截面積計(jì)算流量，同時(shí)測(cè)量環(huán)境的溫度和大氣壓。通過這兩個(gè)參數(shù)的修正得到標(biāo)準(zhǔn)條件下的流量。儀器測(cè)量范圍為(90一110)L/min，精度士1%，只能對(duì)100L/min的浮游菌采樣器進(jìn)行校準(zhǔn)，而我國(guó)市場(chǎng)上面，浮游菌采樣器主要有28.3L/min, 50L/min,  100L/mina種型號(hào)，對(duì)于另外2種型號(hào).進(jìn)口流量校驗(yàn)儀無(wú)能為力。

圖3 DA-100NT流量校驗(yàn)儀
    由于該流量校驗(yàn)儀采用的葉輪風(fēng)速的原理，儀器的測(cè)量精度會(huì)因?yàn)槿~輪軸承磨損等原因降低，本單位有2臺(tái)該型號(hào)儀器，在年初時(shí)候測(cè)量值為100L/min,年末時(shí)候再檢測(cè)只有97.SL/min左右。一般2年左右需要回瑞士重新調(diào)整，時(shí)間在3個(gè)月左右，非常麻煩。而基于微型孔板流量計(jì)原理的測(cè)量裝置一般當(dāng)?shù)氐挠?jì)量機(jī)構(gòu)均可進(jìn)行校淮，只需要按照校準(zhǔn)結(jié)果重新設(shè)定長(zhǎng)、Kz.凡即可滿足使用要求。    選取2臺(tái)浮游菌采樣器，分別為國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口兩種類型，具體信息如下:

    分別使用MBV公司的流量校驗(yàn)儀及測(cè)量裝置檢測(cè)流量，其檢測(cè)數(shù)據(jù)如下:

    上述結(jié)果表明:測(cè)量裝置測(cè)量進(jìn)口浮游菌采樣器時(shí)，其測(cè)量結(jié)果與進(jìn)口的流量校驗(yàn)儀數(shù)據(jù)基本一致;當(dāng)測(cè)量國(guó)產(chǎn)浮游菌采樣器時(shí)其測(cè)量結(jié)果比進(jìn)口的流量校驗(yàn)儀的數(shù)據(jù)略高。    經(jīng)分析:進(jìn)口浮游菌采樣器一般帶有流量傳感器，當(dāng)檢測(cè)到流量變化時(shí)，儀器會(huì)自動(dòng)調(diào)整采樣流量。國(guó)產(chǎn)儀器一般不帶流量傳感器，檢測(cè)時(shí)因?yàn)榱髁坑?jì)的阻力因素，流量會(huì)略微降低，由于測(cè)量裝置的阻力低于MBV公司DA-1 OONT的流量校驗(yàn)儀，故測(cè)量值比MBV公司DA-1 OONT的流量校驗(yàn)儀略高。
5、結(jié)論：
    基于微型孔板流量計(jì)原理的浮游菌采樣器流量測(cè)量裝置的測(cè)量范圍及精度均能滿足市場(chǎng)上現(xiàn)有浮游菌采樣器的校準(zhǔn)，相對(duì)于進(jìn)口浮游菌采樣器流量校驗(yàn)儀，該裝置具有壓力損失低、測(cè)量范圍大、調(diào)試方便，適合我國(guó)國(guó)情。為今后的浮游菌采樣器的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的制定及產(chǎn)品的升級(jí)換代提供了良好的技術(shù)支持。